経路探索装置
【課題】交通情報等を受信したりすることなく、地図情報から確率的手法により探索条件に合った最適経路を探索して案内する。
【解決手段】カーナビゲーション装置２の演算処理部２１により、探索手段、情報収集手段、判定手段、再探索手段を形成し、地図情報に基づき、探索手段により、指定された探索条件に応じた最適経路を探索し、探索した最適経路の走行途中に、判定手段により、情報収集手段が収集した走行情報に基づく実際の走行状況が所期の状況より外れるか否かを判定し、実際の走行状況が所期の状況から外れるときに、再探索手段により、走行中の経路を除いた残りの経路の最適らしさの確率計算により当該地点から前記目的地点までの新たな最適経路を再探索し、交通情報等を受信することなく、地図情報から確率的手法により探索条件に合った最適経路を探索して案内する。
【解決手段】カーナビゲーション装置２の演算処理部２１により、探索手段、情報収集手段、判定手段、再探索手段を形成し、地図情報に基づき、探索手段により、指定された探索条件に応じた最適経路を探索し、探索した最適経路の走行途中に、判定手段により、情報収集手段が収集した走行情報に基づく実際の走行状況が所期の状況より外れるか否かを判定し、実際の走行状況が所期の状況から外れるときに、再探索手段により、走行中の経路を除いた残りの経路の最適らしさの確率計算により当該地点から前記目的地点までの新たな最適経路を再探索し、交通情報等を受信することなく、地図情報から確率的手法により探索条件に合った最適経路を探索して案内する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自車の出発地点から目的地点に至る経路を地図情報から探索する経路探索装置に関し、詳しくは探索精度の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーナビゲーション装置を用いた車両の経路探索装置は、自車の出発地点と目的地点をセットすると、ドライバ等が指定した探索条件（例えば、燃料消費量が最も少ない省エネルート優先、所要時間が最も短い最短時間ルート優先等の希望探索条件）に基づき、カーナビゲーション装置の地図情報により、出発地点から目的地点に至る複数の経路のうちの指定された探索条件に合った経路を探索して案内するが、カーナビゲーション装置が蓄積している地図情報から経路を探索するだけでは、実際の走行状況（渋滞状況等）を考慮した最適経路の探索は行なえない。
【０００３】
そこで、経路を探索する際、外部の交通情報センタ等から無線送信される各地点の渋滞、事故などの交通情報を受信し、受信した情報に基づき、現在の渋滞状況やそれから予想される旅行時間や燃料消費等を加味して経路の探索を行い、実際に順調に走行できる経路を探索して画面表示することが提案されている。また、燃料消費を少なくする省エネルートについては、地図情報の勾配情報に基づく車速の推定から経路の上り、下りに応じた燃料消費量を計算し、計算した燃料消費量と標準経路の燃料消費量とを比較して最適経路を探索することも提案されている（例えば、特許文献１（段落［００１０］−［００７１］、図１−図１９等）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９８１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の経路探索装置の場合、指定された探索条件に合う最適経路の探索を行なうために外部の交通情報センタ等から無線送信される各地点の渋滞、事故などの交通情報を受信して入手する必要があり、そのための受信装置等が必要で高価になり、交通情報が入手できないところでは探索が行なえない。しかも、経路の探索を最初に一度だけ行なうだけであるので、例えば探索された経路の走行中に渋滞等が発生してその経路が実際には最適経路でなくなっていても、それを反映した最適経路を案内することもできない。
【０００６】
本発明は、交通情報等を受信したりすることなく、地図情報から探索条件に合った最適経路を探索して案内することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明の経路探索装置は、自車の出発地点から目的地点に至る経路を地図情報から探索する経路探索装置であって、前記地図情報に基づき、指定された探索条件に応じた最適経路を探索する探索手段と、自車の時々刻々の走行情報を収集する情報収集手段と、最適経路の走行途中に、前記情報収集手段が収集した走行情報に基づく実際の走行状況が所期の状況より外れるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定に基づき、実際の走行状況が所期の状況から外れるときに、走行中の経路を除いた残りの経路の最適らしさの確率計算により当該地点から前記目的地点までの新たな最適経路を再探索する再探索手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明の場合、探索手段により、探索条件に応じた最適経路を地図情報から探索し、その探索経路の走行途中に、情報収集手段が収集した走行情報に基づく実際の走行状況（燃料消費量等の状況）が所期の状況より外れるか否かを判定手段により判定する。
【０００９】
さらに、実際の走行状況が所期の状況から外れるときに、再探索手段が、走行中の経路を除いた残りの経路の最適らしさの確率計算により当該地点から前記目的地点までの新たな最適経路を再探索する。
【００１０】
したがって、例えばカーナビゲーション装置の地図情報から経路を探索し、最初に探索した最適経路の走行途中に自車の走行状況が所期の状況より外れていると判断すると、その経路を外した残りの経路から確率的な選択手法で新たな最適経路を再探索し、実際の走行状況に応じて案内する経路を修正し、交通情報等を受信したりすることなく、探索後に発生した渋滞等も反映した最適経路を探索して案内することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の経路探索装置のブロック図である。
【図２】道路勾配のある測定経路の説明図である。
【図３】上りの道路勾配と燃費との関係を示す図である。
【図４】下りの道路勾配と燃費との関係を示す図である。
【図５】図１の再探索の説明図である。
【図６】図１の動作説明のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、一実施形態について、図１〜図６を参照して詳述する。
【００１３】
図１は本実施形態の経路探索装置を示し、自車１に搭載された経路探索装置は、車内ネットワーク（ＣＡＮ）の通信機能を有するカーナビゲーション装置２により形成される。 カーナビゲーション装置２は、概略、ＣＰＵ、メモリ等で形成された演算処理部２１に、ＧＰＳ受信部２２、車内ネットワーク３を構成するＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の通信部２３、地図情報のＣＤ、ＤＶＤを読み出す地図情報部２４、例えば液晶パネルの表示部２５、操作部２６を接続して形成される。
【００１４】
ＧＰＳ受信部２２は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の位置情報を受信する。
【００１５】
通信部２３は車内ネットワーク３を介して自車１の速度センサ、アクセル開度センサ、舵角センサ等の各種のセンサ（図示せず）やエンジン制御ユニット等の各種の制御ユニット（ＥＣＵ）と情報をやり取りする。
【００１６】
地図情報部２４はＣＤ、ＤＶＤに例えばカーナビ用のＫｉｗｉ地図ディスクフォーマットで書き込まれた各地の地図情報を、演算処理部２１の制御で読み出す。なお、地図情報は後述するように、例えば国土地理院の高度データを含む情報である。
【００１７】
表示部２５は、表示モードの選択等にしたがって、ＧＰＳ受信部２２の位置情報に基づいて演算処理部２１が地図情報部２４から読み出した現在地の地図、経路案内の地図等を画面表示する。
【００１８】
操作部２６は各種の操作ボタンや表示部２５の表面のタッチパネルセンサを備え、ドライバ等のボタン操作や表示部２５のタッチ操作の信号を演算処理部２１に送る。
【００１９】
つぎに、演算処理部２１について説明すると、演算処理部２１は、ＧＰＳ受信部２２の位置情報、通信部２３の受信情報、操作部２６の信号等に基づき、地図情報部２４の地図情報の読み出しや表示部２５の表示を制御し、自車１の出発地点と目的地点の設定により指定された探索条件に応じた最適経路を地図情報から探索する本発明の探索手段、通信部２３の受信情報から自車１の時々刻々の走行情報を収集する本発明の情報収集手段、最適経路の走行中に情報収集手段が収集した走行情報に基づく実際の走行状況が所期の状況より外れるか否かを判定する本発明の判定手段および、判定手段の判定に基づき、実際の走行状況が所期の状況から外れるときに、走行中の経路を除いた探索手段の残りの経路の最適らしさの確率計算により当該地点から目的地点までの新たな最適経路を再探索する本発明の再探索手段を形成する。
【００２０】
つぎに、上記構成に基づく本実施形態の経路探索装置の探索の概要を説明する。
【００２１】
まず、一般的にカーナビゲーション装置（ナビゲーションシステム）は、出発地点から目的地まで迷わずドライバを誘導、案内することができるので、無駄に燃料を消費させることがない省エネ・環境対策装置と考えることも可能である。そこで、出発地点と目的地点が与えられると、蓄積保持している地図情報に基づき、出発地点から目的地点までの推奨の経路（推奨ルート）を、有料道路・高速道路の使用有無や、走行距離、旅行時間等の指定された探索条件を考慮して探索し、最短距離優先や最短旅行時間優先のルートに決定しているが、この決定ルートの一つとして、最も燃料消費量が少ない省エネルートを含めることができる。
【００２２】
最低燃料消費が期待できる省エネルートの探索について検討すると、一般的に、燃料消費量は旅行時間に比例するので道路の渋滞が影響すると言われる。そこで、前記した特許文献１の装置は外部からの交通情報に基づき渋滞を考慮して最短時間で到達可能な最適経路（推奨ルート）を探索する。しかしながら、実際の燃料消費量は走行路の坂の上り、下りによる影響も受けるので、推奨ルートは、上り下りが多い場所では単純に最短距離のルートや渋滞のないルートでない場合もある。
【００２３】
そして、カーナビゲーション装置２のような前記の交通情報等が得られない通信レスのカーナビゲーション装置によって省エネルートの探索を行う場合、リアルタイムの渋滞情報が取得できないため、上り坂、下り坂の情報（高さ情報）が探索に有効であると考えられる。なお、国土地理院は５０ｍメッシュでの高度データを公開している。高度データを含む地図情報をカーナビゲーション装置の地図情報として用いることにより、省エネルートの探索において地図上の地点（ノード）や区間（リンク）に高度データの高さ情報を反映し、走行路の上り下りを考慮して省エネルートを探索できる。
【００２４】
そこで、本実施形態においては、通信レスのカーナビゲーション装置２を用いて経路探索装置を安価に構成し、走行路の上り下りを考慮して最適経路（省エネルート）を精度よく探索して案内する。
【００２５】
走行路の上り下りを考慮することが省エネルートを探索する上で有効であることを示すため、高低のあるルートを設定し実際に走行して燃料消費量を測定した結果から、道路勾配と燃費に関連があることを説明する。また、高さ情報を利用した省エネルートの探索が省エネ走行に有効であることも説明する。また、高さ情報を利用した省エネルートの探索を行なうため、地図情報部２４のＣＤ、ＤＶＤの地図情報として、カーナビ用のＫｉｗｉ地図ディスクフォーマットの地図情報に標高データ（勾配データ）を反映した地図情報を用いることが可能であることも説明する。
【００２６】
さらに、本実施形態においては、探索した省エネルート（最適経路）の走行途中に、確率的な手法で省エネルートを再探索して探索精度を高めるため、ベイズ統計に基づく動的ルートの再探索を行なって省エネルートの探索精度を飛躍的に向上することとし、その再探索についても説明する。
【００２７】
［燃料消費量の推定］
燃料消費量は、地図情報、ＣＡＮ通信で得られる車速、加速度、舵角等に基づく、標高データ、走行パターン、車両情報から、基本的に、数１に示すつぎの式（１）で推定することができる。
【００２８】
【数１】
【００２９】
なお、（１）式において、右辺第１項のｆ（ｉｄｌｅ）はアイドリング燃費で、Ｔは旅行時間を表し、第２項以降のＥは変換係数、μは転がり抵抗、Ｍは車両質量、ｇは重力加速度、ｖは車速、θは道路勾配、ｋは空気抵抗、ｍは加速時回転部分相当質量、ｊｓとｊｅは開始時と終了時を表している。
【００３０】
（１）式からわかるように、燃料消費に関連する全ての項目に影響する変数は時間であり、基本的には最短時間で目的地点に移動可能なルートが省エネルートに近いといえる。そのため、リアルタイムの渋滞情報がわかれば、複数ある候補ルートから最短時間で目的地点に移動可能と予想できるルートを省エネルートとして探索し、その情報をドライバに提供することかできる。ところが、候補ルートによって道路勾配の違いがある場合は、省エネルートを探索するため、上り坂の勾配による燃料消費量および、下り坂でスロットルを閉じて運転する状況での燃料消費量を考慮する必要があるものと考えられる。それは、省燃費のため、近年の車両はあるエンジン回転以上でスロットルをオフにしたとき燃料噴射量をカットするフューエルカットが働くからである。なお、（１）式では燃料を消費する項目の加算だけで構成され、道路勾配のθは下り坂ではマイナス値となるが、燃料消費量がマイナスになることはないので、フューエルカットが想定されるルートでは燃料消費の計算条件を変更する必要がある。
【００３１】
［燃料消費量の測定］
図２は燃費計測を行った走行経路を示し、図２のａ地点（出発地点）とそれより高いｋ地点（目的地点）の間をルートを変えて往復し、ルート１（a−ｂ−c−ｄ−ｅ−ｆ−ｇ−ｈ−ｉ−ｋの９区間（１９．０ｋｍ））の上り、下り、ルート２（ａ−ｐ−ｏ−ｎ−ｍ−ｌ−ｋの６区間（１５．７ｋｍ））の上り、下りの４パターンで走行し、各アルファベット表記区間（リンク）の燃費を測定した。なお、自車１として使用した車両は、出願人の販売に係る軽自動車であり、４名乗車状態にて測定を行った。また、早朝の交通量が少ない状況下で計測を行い、極力渋滞の影響を受けないよう工夫した。そして、アルファベット表記の各地点は信号機の信号にしたがって停止した地点（ノード）であり、各区間は停止せず走行した。ａ地点の標高は２１ｍ、ｋ地点の標高は３９０ｍであり、標高差は３６９ｍである。そのため、ルート１、２とも、ａ地点からｋ地点に向かうパターンは上りであり、逆にｋ地点からａ地点に向かうパターンは下りである。
【００３２】
つぎの表１、表２の表は、ルート１、２の各区間（Ｓｅｃ）での距離（Ｄｉｓｔ）、道路勾配（Ｓｌｏｐｅ）、上り車速（Ｕｐ ｓｐｅｅｄ）、そのときの燃費（Ｕｐ ｍｉｌｅａｇｅ）、下り車速（Ｄｏｗｎ ｓｐｅｅｄ）、そのときの燃費（Ｄｏｗｎ ｍｉｌｅａｇｅ）を示す。なお、燃費の表示は、最も燃費の値が低かったｉ〜ｋ区間の上り燃費を１．００として、それとの比率で示す。ルート１に要した時間は、上りが３８分４１秒、下りが３７分３９秒、ルート２に要した時間は、上りが４１分２２秒、下りが４３分０６秒であった。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
図３、図４は、表１、表２の表に基づいて上り、下りそれぞれの道路勾配と燃費の関係を回帰分析の直線で示す。それぞれのドットが区間毎の実測値であり、これらの図から区間毎の道路勾配と燃費は相関関係のあることがわかる。なお、上り坂での相関値は０．４２、下り坂での相関値は０、７５となり、下り坂の勾配が燃費と相関関係が強くなっている。これは、上り坂の方が前を走行する前走行車（先行車）の影響を受けて一定速度で運転できない状況であったことが、燃費に大きく影響している一因と思われる。
【００３６】
表１、表２の表から、ルート１の上りの平均燃費は２．２８、ルート２の上りの平均燃費は２．１８であり、燃費差は少なく、上りの燃料消費量と旅行時間は走行距離に比例することがわかる。しかし、ルート１の下りの平均燃費は５．２５、ルート２の下りの平均燃費は５．０１であり、若干の燃費の差はあるが、燃料消費量はルート１（１９．０ｋｍ）がルート２（１５．７ｋｍ）より１４．６％大きい、すなわち、燃料消費量は走行距離に応じているが、旅行時間（ルート１は上りが３８分４１秒、下りが３７分３９秒、ルート２は上りが４１分２２秒、下りが４３分０６秒）には応じない結果となった。
【００３７】
つぎに、ａ地点を出発地点、ｈ地点を目的地点としたときを考える。表１、表２の表から、ルートa→ｐ→ｏ→ｎ→ｍ→ｌの燃料消費量（走行距離（Ｄｉｓｔ）／燃費（ｍｉｌｅａｇｅ））は３．０７、ルートａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈの燃料消費量は５．２９となる。ここで、ｌ→ｋ→ｉのルートを通らないで道路勾配の少ないショートカットの抜け道を通ってｌ地点からｉ地点を経てｈ地点に至る５．２ｋｍのショートカット区間ｌ→ｈ（図２には図示せず）に着目する。このショートカット区間の燃費は４．０８で、燃料消費量は１．２７である。これをルートa→ｐ→ｏ→ｎ→ｍ→ｌに加えたルートａ→ｐ→ｏ→ｎ→ｍ→１→ｈの燃料消費量は４．３４となる。また、このルートａ→ｐ→ｏ→ｎ→ｍ→１→ｈの走行距離とルートａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈの走行距離は共に１３．０ｋｍになる。これはｌ→ｋ→ｉをショートカットして燃料消費が多くなる道路勾配を避けた結果である。そして、ショートカットのルートａ→ｐ→ｏ→ｎ→ｍ→１→ｈの旅行時間はルートａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈより時間はかかるが燃料消費量の少ないルートとなる。よって、省エネルートの探索という観点からルートを選択するときには、走行距離や旅行時間だけでなく、道路勾配が大きく影響することがわかる。
【００３８】
［高さ情報の実装］
（１）高さ情報（標高データ）の地図情報ヘの反映
Ｋｉｗｉ地図ディスクフォーマットでは、道路データは道路データフレームの中で、表示クラスごとにまとめてリンク列データレコード列として格納されている。道路形状は２次元の平面形状であるが、高さ情報（高度データ）をリンク列単位で追加して地図情報に反映できる。この高さ情報を利用する場合は、まず、道路データリストのオプション情報省略フラグ内の標高情報有無フラグを参照する。つぎに、標高フラグがあれば、リンク列データレコードのリンク列ヘッダの標高情報の管理ヘッダを経由して高さ情報のレコードを見に行くことで高さ情報を利用できる。なお、前記したように５０ｍメッシュの標高データが国土地理院から公開されているので、これを利用して地図情報部２４のＣＤ、ＤＶＤに例えば信号機の各設置地点の高さ情報を含む地図情報を記憶する。
【００３９】
（２）経路探索への高さ情報の反映
操作部２６からの自車１の出発地点と目的地点の設定や省エネルートを指定する探索条件の指定に基づき、演算処理部２１の探索手段によって省エネルートを探索するが、その際、経路探索における経路コスト（燃料消費量）の評価に、地図情報の高さ情報から得られた道路勾配値を導入する。
【００４０】
経路（ルート）Ｒｉの経路コスト値Ｃｏｓｔ（Ｒｉ）は、つぎの数２の（２）式で示される。
【００４１】
【数２】
【００４２】
（２）式の”・”は演算処理を示し、Ｌｋは経路Ｒｉを構成する道路種別ｋの通過コスト合計値、Ｃｋｊは経路計算条件ｊのときにその道路種別ｋに考慮される条件種別コスト値を示す。省エネルートの探索においては、この条件種別コストＣｋｊに高さ情報にもとづく道路勾配値を含めて反映させる。ある経路計算条件ｊのときの推奨ルートは各経路Ｒｉの中で経路コスト値Ｃｏｓｔ（Ｒｉｊ）が最小となる経路である。したがって、省エネルート計算条件ｊのときの推奨ルート（最適経路）は、道路勾配値を反映した条件種別コストＣｋｊに基づき、つぎの数３の（３）式から探索できる。
【００４３】
【数３】
【００４４】
そこで、演算処理部２１の探索手段により（３）式の演算から省エネルート（最適経路）を探索する。要するに、各経路Ｒｉについて、高さ情報に基づく道路勾配を考慮して例えば信号機が設置されている地点間の各区間（リンク）の燃費計算条件から各区間の燃料消費量の総和を求め、その総和が最小になる経路Ｒｉを省エネルートとして探索する。
【００４５】
そして、探索した省エネルートを表示部２４の経路案内の地図画面に表示し、自車１のドライバに省エネルートを案内する。
【００４６】
［ベイズ統計による動的ルートの再探索方法］
上記したように、各ノードの高さ情報から各リンクの道路勾配を求めれば、道路勾配を考慮した燃費計算条件から省エネルートを探索可能である。しかし、［燃料消費量の測定］の項で示した道路勾配と燃費の相関値が０．５程度になる状況もあるため、道路勾配を考慮した探索結果（計算結果）が必ずしも燃費の期待値と合っているとは限らない、すなわち、探索した省エネルートが最適でない可能性もある。また、探索した省エネルートを実際に走行してから渋滞等で想定以上に旅行時間がかかる場合もある。そこで、本実施形態においては、表示部２４に表示される省エネルート（推奨ルート）にしたがって自車１が走行すると、演算処理部２１の判定手段により、例えばつぎに停止した地点までに情報収集手段が収集した燃費情報を含む実測の走行情報に基づき、実際の走行状況が所期の状況から外れるか否か（省エネルート探索の場合、燃費や旅行時間が想定した所期の燃費や旅行時間から外れるか否か）を判定し、実際の走行状況が所期の状況から外れて最適でないと判定すると、再探索手段により、確率的な手法で省エネルートを動的に再探索して修正する。この場合、通信部２３の燃料噴射量の受信情報からリアルタイムに燃費検出を行なうことができるので、推奨ルートの探索時に推定した計算条件がどの程度合っているか、またルートが想定外に渋滞しているかどうか等を検出することも可能である。
【００４７】
そして、走行中の経路が想定した省エネルートでないと判定した後の再探索手段による動的なルートの再探索等についてさらに説明すると、最適な省エネルートとして複数の候補ルートの中から選択した一つのルートが所望のもの（想定した真の省エネルート）ではないと判定した場合、選択した候補ルートを除いた残りの候補ルートのいずれかが真の省エネルートである可能性が高いので、選択した候補ルートとは別のルートから新たな省エネルート（最適経路）を再探索するという観点から、本実施形態においては、再探索手段において、ベイズ統計の計算により新たな省エネルートを確率的手法で再探索する。なお、ベイズ統計は、カーナビゲーションの分野では旅行時間推定やドライバによる経路選択行動モデル等に使用されており、周知な確率統計手法である。
【００４８】
ベイズ統計では、事前確率ｐ（Ｒ）を基にして条件付き確率ｐ（Ｒ｜Ｒｉ）から、つぎの数４の(４)式に示すように事後確率ｐ（Ｒｉ｜Ｒ）を推定する。（４）式において、Ｒｉは候補ルート、Ｒは新たな省エネルートとして選択されるルートである。
【００４９】
【数４】
【００５０】
そして、出発地点から目的地に至る複数の候補ルートがあり、候補ルート間に抜け道があって、途中でルートを変更できる一般的な道路状況下において、省エネルートとして探索して選択されたルートを走行している途中に、所望の燃費が得られない道路勾配や予定より遅れるような想定外の旅行時間であって走行中の経路が最適ではなかったと判断した場合、ベイズ統計により、現在地点から最短の抜け道を介して新たに探索した省エネルートとしての他のルートに移行し、真の省エネルートを案内する確率を向上し、探索後に発生した渋滞等も反映できるようにする。
【００５１】
図５は上記再探索を模式的に示す候補ルート例を示し、Ｎ１地点（出発地点）からＮ２地点（目的地点）に至る間にｎ１１〜ｎ１４、ｎ２１〜ｎ２３、ｎ３１〜ｎ３４の多数の地点（ノード）と、それらの地点を結ぶ多数のリンクがあるとする。この場合、Ｎ１地点からＮ２地点への省エネルートとなり得る侯補ルートとしては、一重線のＲ１（ｎ１１〜ｎ１４を通るルート）、二重線のＲ２（ｎ２１〜ｎ２３を通るルート）、破線のＲ３（ｎ３１〜ｎ３４を通るルート）の３ルートがあり、最初にルートＲ１を省エネルートに選んで走行を開始したとする。そして、例えばｎ１１地点に至ったときに所望の燃費が得られていないことが判明すると、本実施形態においては、ベイズ統計の最適らしさの確率計算により、ルートＲ１を除く残りのルートＲ２、Ｒ３から新たな省エネルート（別ルート）、例えばルートＲ２を動的に再探索し、表示部２４に、ｎ１１地点から最短の抜け道を通って再探索した新たな省エネルートを走行する経路を案内し、自車１が新たな省エネルートを走行するようにする。すなわち、ｎ１１地点から単にルートの再探索を行なうのではなく、ベイズ統計の観点からルートＲ１以外により良い省エネルートがあるとみなし、リンク列（Ｎ１→ｎ１１→ｎ１２→ｎ１３→ｎ１４→Ｎ２）を外したリンク列から最適経路のルートを再探索する。そして、図５に一点破線の矢印線に示すように、自車１が現在地点から抜け道を介して新たに最適経路として再探索したルートを走行するように案内し、真の省エネルートを走る確率を向上し、探索後に発生した渋滞等も反映できるようにする。このとき、ｎ１１→ｎ２１等の抜け道の影響は小さいものとする。
【００５２】
ところで、再探索は１回だけ行なっても、複数回くり返し行なってもよく、複数回くり返し行なう場合は、再探索によるルート変更をくり返すことにより、却って燃費が低下することにならないようにするため、例えば出発地点から目的地点に至る距離の半分程度走行した後は再探索を行なわないようにすることが好ましい。
【００５３】
図６は演算処理部２１による経路の探索、再探索および表示の処理手順例を示す。カーナビゲーション装置２は、通常は、ＧＰＳ受信部２２の位置情報に基づき、地図情報部２４から自車１の現在位置周辺の地図情報を読み出し、その地図情報の地図を表示部２５に表示する。そして、ドライバが操作部２６を操作し、経路案内を選択して出発地点（通常は現在地点）、目標地点を設定し、探索条件（省エネルート優先、最短時間ルート優先、最短距離ルート優先等）として省エネルート優先を指定すると、演算処理部２１が地図情報の高さ情報から得られた道路勾配値を反映した経路コスト計算を行なって省エネルートを初期探索し（ステップＳ１）、探索した省エネルートを表示部２５の地図に表示してドライバに案内する（ステップＳ２）。
【００５４】
そして、ドライバが表示部２５の画面にタッチする等してそのルートの案内を選択すると、省エネルートの走行案内を開始する。また、ＣＡＮ通信等で得られる車速、加速度、舵角等情報に基づく、標高データ、走行パターン、車両情報や、エンジン制御ユニットの電子制御式燃料噴射装置（ＥＦＩ）の燃料噴射量等から、自車１の時々刻々の燃費情報（瞬時燃費）を含む走行情報（例えば、瞬時燃費、走行距離、走行時間等）を収集して自車１の走行状況を監視（モニタリング）する（ステップＳ３）。
【００５５】
さらに、例えば目的地点までの半分の距離走行するまで、信号機の地点まで走行したとき、または一定距離あるいは一定時間走行したときに、走行状況の判定を行なうため、ステップＳ４をＹＥＳで通過し、走行情報から、実際の走行状況が所期の状況（最適走行状況）より外れているか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００５６】
そして、実際の走行状況が所期の状況（最適走行状況）以上で、真の省エネルートを走行していると推定できるときは、ステップＳ５をＹＥＳで通過してステップＳ６に移行し、案内中の省エネルートを維持する（ステップＳ６）。
【００５７】
さらに、目的地点に到達するまでは、ステップＳ６からステップＳ７のＮＯを通ってステップＳ２に戻り、案内中の省エネルートの案内を継続する。
【００５８】
一方、ステップＳ５の判定により、実際の走行状況が所期の状況より悪く、走行中の経路（候補ルート）が真の省エネルートでないと推定されるときには、ステップＳ５をＮＯで通過してステップＳ８に移行し、前記したベイズ統計の計算により、現在の経路を除いて、新たな省エネルートを再探索し、ステップＳ２に戻って、現在地点から直近の抜け道を通って新たな省エネルートに移行する経路を表示部２５に表示する。
【００５９】
そして、例えば信号機の地点まで走行して停止する毎に、ステップＳ４の判定にしたがってステップＳ８の再探索を行い、案内する省エネルートを更新する。なお、その途中に新たな省エネルートが再探索できなくなると、例えば最後（最新）に再探索した省エネルートを維持する。また、目的地点まで半分の距離以上走行すると、ステップＳ４をＮＯで通過して再探索を行なわないようにし、走行が終了するとステップＳ７をＹＥＳで通過して案内を終了する。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の場合、省エネルートの探索は高さ情報に基づく道路勾配の情報も重要であり、高さ情報は例えばＫｉｗｉ地図ディスクフォーマットの地図情報に容易に装着できることに着目し、カーナビゲーション装置２により、高さ情報を反映した地図情報に基づき道路勾配も考慮して省エネルートを探索し、案内することができる。
【００６１】
さらに、案内中の省エネルートの走行中に、自車１の燃費が所期の燃費より悪いと判断すると、その経路を外したベイズ統計の確率的手法で動的に新たな省エネルートを再探索し、案内する省エネルートを修正（変更）することで、交通情報を入手することなく、高い確率で最適経路（真の省エネルート）を探索して案内することができる。
【００６２】
そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、再探索は１回または設定回数だけ行うようにしてもよい。
【００６３】
つぎに、前記実施形態においては、最適経路を省エネルートとして、ベイズ統計の再探索を行って省エネルートを案内するようにしたが、最適経路が最短距離優先や最短旅行時間優先のルート等の場合も、本発明を適用し、それらのルートの探索において、ベイズ統計の再探索を行って省エネルートを案内してよいのは勿論である。
【００６４】
つぎに、本発明の各手段の構成は前記実施形態の構成に限るものではなく、カーナビゲーション装置を利用しなくてもよい。また、車内通信はＣＡＮに限るものではない。さらに、最適らしさの確率計算手法は、ベイズ統計以外の確率計算手法であってもよい。
【００６５】
そして、本発明は、種々の車両に搭載する経路探索装置に適用すことができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 自車
２ カーナビゲーション装置
２１ 演算処理部
２３ 通信部
２４ 地図情報部
２５ 表示部
２６ 操作部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自車の出発地点から目的地点に至る経路を地図情報から探索する経路探索装置に関し、詳しくは探索精度の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーナビゲーション装置を用いた車両の経路探索装置は、自車の出発地点と目的地点をセットすると、ドライバ等が指定した探索条件（例えば、燃料消費量が最も少ない省エネルート優先、所要時間が最も短い最短時間ルート優先等の希望探索条件）に基づき、カーナビゲーション装置の地図情報により、出発地点から目的地点に至る複数の経路のうちの指定された探索条件に合った経路を探索して案内するが、カーナビゲーション装置が蓄積している地図情報から経路を探索するだけでは、実際の走行状況（渋滞状況等）を考慮した最適経路の探索は行なえない。
【０００３】
そこで、経路を探索する際、外部の交通情報センタ等から無線送信される各地点の渋滞、事故などの交通情報を受信し、受信した情報に基づき、現在の渋滞状況やそれから予想される旅行時間や燃料消費等を加味して経路の探索を行い、実際に順調に走行できる経路を探索して画面表示することが提案されている。また、燃料消費を少なくする省エネルートについては、地図情報の勾配情報に基づく車速の推定から経路の上り、下りに応じた燃料消費量を計算し、計算した燃料消費量と標準経路の燃料消費量とを比較して最適経路を探索することも提案されている（例えば、特許文献１（段落［００１０］−［００７１］、図１−図１９等）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９８１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の経路探索装置の場合、指定された探索条件に合う最適経路の探索を行なうために外部の交通情報センタ等から無線送信される各地点の渋滞、事故などの交通情報を受信して入手する必要があり、そのための受信装置等が必要で高価になり、交通情報が入手できないところでは探索が行なえない。しかも、経路の探索を最初に一度だけ行なうだけであるので、例えば探索された経路の走行中に渋滞等が発生してその経路が実際には最適経路でなくなっていても、それを反映した最適経路を案内することもできない。
【０００６】
本発明は、交通情報等を受信したりすることなく、地図情報から探索条件に合った最適経路を探索して案内することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、本発明の経路探索装置は、自車の出発地点から目的地点に至る経路を地図情報から探索する経路探索装置であって、前記地図情報に基づき、指定された探索条件に応じた最適経路を探索する探索手段と、自車の時々刻々の走行情報を収集する情報収集手段と、最適経路の走行途中に、前記情報収集手段が収集した走行情報に基づく実際の走行状況が所期の状況より外れるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段の判定に基づき、実際の走行状況が所期の状況から外れるときに、走行中の経路を除いた残りの経路の最適らしさの確率計算により当該地点から前記目的地点までの新たな最適経路を再探索する再探索手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明の場合、探索手段により、探索条件に応じた最適経路を地図情報から探索し、その探索経路の走行途中に、情報収集手段が収集した走行情報に基づく実際の走行状況（燃料消費量等の状況）が所期の状況より外れるか否かを判定手段により判定する。
【０００９】
さらに、実際の走行状況が所期の状況から外れるときに、再探索手段が、走行中の経路を除いた残りの経路の最適らしさの確率計算により当該地点から前記目的地点までの新たな最適経路を再探索する。
【００１０】
したがって、例えばカーナビゲーション装置の地図情報から経路を探索し、最初に探索した最適経路の走行途中に自車の走行状況が所期の状況より外れていると判断すると、その経路を外した残りの経路から確率的な選択手法で新たな最適経路を再探索し、実際の走行状況に応じて案内する経路を修正し、交通情報等を受信したりすることなく、探索後に発生した渋滞等も反映した最適経路を探索して案内することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の経路探索装置のブロック図である。
【図２】道路勾配のある測定経路の説明図である。
【図３】上りの道路勾配と燃費との関係を示す図である。
【図４】下りの道路勾配と燃費との関係を示す図である。
【図５】図１の再探索の説明図である。
【図６】図１の動作説明のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、一実施形態について、図１〜図６を参照して詳述する。
【００１３】
図１は本実施形態の経路探索装置を示し、自車１に搭載された経路探索装置は、車内ネットワーク（ＣＡＮ）の通信機能を有するカーナビゲーション装置２により形成される。 カーナビゲーション装置２は、概略、ＣＰＵ、メモリ等で形成された演算処理部２１に、ＧＰＳ受信部２２、車内ネットワーク３を構成するＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の通信部２３、地図情報のＣＤ、ＤＶＤを読み出す地図情報部２４、例えば液晶パネルの表示部２５、操作部２６を接続して形成される。
【００１４】
ＧＰＳ受信部２２は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の位置情報を受信する。
【００１５】
通信部２３は車内ネットワーク３を介して自車１の速度センサ、アクセル開度センサ、舵角センサ等の各種のセンサ（図示せず）やエンジン制御ユニット等の各種の制御ユニット（ＥＣＵ）と情報をやり取りする。
【００１６】
地図情報部２４はＣＤ、ＤＶＤに例えばカーナビ用のＫｉｗｉ地図ディスクフォーマットで書き込まれた各地の地図情報を、演算処理部２１の制御で読み出す。なお、地図情報は後述するように、例えば国土地理院の高度データを含む情報である。
【００１７】
表示部２５は、表示モードの選択等にしたがって、ＧＰＳ受信部２２の位置情報に基づいて演算処理部２１が地図情報部２４から読み出した現在地の地図、経路案内の地図等を画面表示する。
【００１８】
操作部２６は各種の操作ボタンや表示部２５の表面のタッチパネルセンサを備え、ドライバ等のボタン操作や表示部２５のタッチ操作の信号を演算処理部２１に送る。
【００１９】
つぎに、演算処理部２１について説明すると、演算処理部２１は、ＧＰＳ受信部２２の位置情報、通信部２３の受信情報、操作部２６の信号等に基づき、地図情報部２４の地図情報の読み出しや表示部２５の表示を制御し、自車１の出発地点と目的地点の設定により指定された探索条件に応じた最適経路を地図情報から探索する本発明の探索手段、通信部２３の受信情報から自車１の時々刻々の走行情報を収集する本発明の情報収集手段、最適経路の走行中に情報収集手段が収集した走行情報に基づく実際の走行状況が所期の状況より外れるか否かを判定する本発明の判定手段および、判定手段の判定に基づき、実際の走行状況が所期の状況から外れるときに、走行中の経路を除いた探索手段の残りの経路の最適らしさの確率計算により当該地点から目的地点までの新たな最適経路を再探索する本発明の再探索手段を形成する。
【００２０】
つぎに、上記構成に基づく本実施形態の経路探索装置の探索の概要を説明する。
【００２１】
まず、一般的にカーナビゲーション装置（ナビゲーションシステム）は、出発地点から目的地まで迷わずドライバを誘導、案内することができるので、無駄に燃料を消費させることがない省エネ・環境対策装置と考えることも可能である。そこで、出発地点と目的地点が与えられると、蓄積保持している地図情報に基づき、出発地点から目的地点までの推奨の経路（推奨ルート）を、有料道路・高速道路の使用有無や、走行距離、旅行時間等の指定された探索条件を考慮して探索し、最短距離優先や最短旅行時間優先のルートに決定しているが、この決定ルートの一つとして、最も燃料消費量が少ない省エネルートを含めることができる。
【００２２】
最低燃料消費が期待できる省エネルートの探索について検討すると、一般的に、燃料消費量は旅行時間に比例するので道路の渋滞が影響すると言われる。そこで、前記した特許文献１の装置は外部からの交通情報に基づき渋滞を考慮して最短時間で到達可能な最適経路（推奨ルート）を探索する。しかしながら、実際の燃料消費量は走行路の坂の上り、下りによる影響も受けるので、推奨ルートは、上り下りが多い場所では単純に最短距離のルートや渋滞のないルートでない場合もある。
【００２３】
そして、カーナビゲーション装置２のような前記の交通情報等が得られない通信レスのカーナビゲーション装置によって省エネルートの探索を行う場合、リアルタイムの渋滞情報が取得できないため、上り坂、下り坂の情報（高さ情報）が探索に有効であると考えられる。なお、国土地理院は５０ｍメッシュでの高度データを公開している。高度データを含む地図情報をカーナビゲーション装置の地図情報として用いることにより、省エネルートの探索において地図上の地点（ノード）や区間（リンク）に高度データの高さ情報を反映し、走行路の上り下りを考慮して省エネルートを探索できる。
【００２４】
そこで、本実施形態においては、通信レスのカーナビゲーション装置２を用いて経路探索装置を安価に構成し、走行路の上り下りを考慮して最適経路（省エネルート）を精度よく探索して案内する。
【００２５】
走行路の上り下りを考慮することが省エネルートを探索する上で有効であることを示すため、高低のあるルートを設定し実際に走行して燃料消費量を測定した結果から、道路勾配と燃費に関連があることを説明する。また、高さ情報を利用した省エネルートの探索が省エネ走行に有効であることも説明する。また、高さ情報を利用した省エネルートの探索を行なうため、地図情報部２４のＣＤ、ＤＶＤの地図情報として、カーナビ用のＫｉｗｉ地図ディスクフォーマットの地図情報に標高データ（勾配データ）を反映した地図情報を用いることが可能であることも説明する。
【００２６】
さらに、本実施形態においては、探索した省エネルート（最適経路）の走行途中に、確率的な手法で省エネルートを再探索して探索精度を高めるため、ベイズ統計に基づく動的ルートの再探索を行なって省エネルートの探索精度を飛躍的に向上することとし、その再探索についても説明する。
【００２７】
［燃料消費量の推定］
燃料消費量は、地図情報、ＣＡＮ通信で得られる車速、加速度、舵角等に基づく、標高データ、走行パターン、車両情報から、基本的に、数１に示すつぎの式（１）で推定することができる。
【００２８】
【数１】
【００２９】
なお、（１）式において、右辺第１項のｆ（ｉｄｌｅ）はアイドリング燃費で、Ｔは旅行時間を表し、第２項以降のＥは変換係数、μは転がり抵抗、Ｍは車両質量、ｇは重力加速度、ｖは車速、θは道路勾配、ｋは空気抵抗、ｍは加速時回転部分相当質量、ｊｓとｊｅは開始時と終了時を表している。
【００３０】
（１）式からわかるように、燃料消費に関連する全ての項目に影響する変数は時間であり、基本的には最短時間で目的地点に移動可能なルートが省エネルートに近いといえる。そのため、リアルタイムの渋滞情報がわかれば、複数ある候補ルートから最短時間で目的地点に移動可能と予想できるルートを省エネルートとして探索し、その情報をドライバに提供することかできる。ところが、候補ルートによって道路勾配の違いがある場合は、省エネルートを探索するため、上り坂の勾配による燃料消費量および、下り坂でスロットルを閉じて運転する状況での燃料消費量を考慮する必要があるものと考えられる。それは、省燃費のため、近年の車両はあるエンジン回転以上でスロットルをオフにしたとき燃料噴射量をカットするフューエルカットが働くからである。なお、（１）式では燃料を消費する項目の加算だけで構成され、道路勾配のθは下り坂ではマイナス値となるが、燃料消費量がマイナスになることはないので、フューエルカットが想定されるルートでは燃料消費の計算条件を変更する必要がある。
【００３１】
［燃料消費量の測定］
図２は燃費計測を行った走行経路を示し、図２のａ地点（出発地点）とそれより高いｋ地点（目的地点）の間をルートを変えて往復し、ルート１（a−ｂ−c−ｄ−ｅ−ｆ−ｇ−ｈ−ｉ−ｋの９区間（１９．０ｋｍ））の上り、下り、ルート２（ａ−ｐ−ｏ−ｎ−ｍ−ｌ−ｋの６区間（１５．７ｋｍ））の上り、下りの４パターンで走行し、各アルファベット表記区間（リンク）の燃費を測定した。なお、自車１として使用した車両は、出願人の販売に係る軽自動車であり、４名乗車状態にて測定を行った。また、早朝の交通量が少ない状況下で計測を行い、極力渋滞の影響を受けないよう工夫した。そして、アルファベット表記の各地点は信号機の信号にしたがって停止した地点（ノード）であり、各区間は停止せず走行した。ａ地点の標高は２１ｍ、ｋ地点の標高は３９０ｍであり、標高差は３６９ｍである。そのため、ルート１、２とも、ａ地点からｋ地点に向かうパターンは上りであり、逆にｋ地点からａ地点に向かうパターンは下りである。
【００３２】
つぎの表１、表２の表は、ルート１、２の各区間（Ｓｅｃ）での距離（Ｄｉｓｔ）、道路勾配（Ｓｌｏｐｅ）、上り車速（Ｕｐ ｓｐｅｅｄ）、そのときの燃費（Ｕｐ ｍｉｌｅａｇｅ）、下り車速（Ｄｏｗｎ ｓｐｅｅｄ）、そのときの燃費（Ｄｏｗｎ ｍｉｌｅａｇｅ）を示す。なお、燃費の表示は、最も燃費の値が低かったｉ〜ｋ区間の上り燃費を１．００として、それとの比率で示す。ルート１に要した時間は、上りが３８分４１秒、下りが３７分３９秒、ルート２に要した時間は、上りが４１分２２秒、下りが４３分０６秒であった。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
図３、図４は、表１、表２の表に基づいて上り、下りそれぞれの道路勾配と燃費の関係を回帰分析の直線で示す。それぞれのドットが区間毎の実測値であり、これらの図から区間毎の道路勾配と燃費は相関関係のあることがわかる。なお、上り坂での相関値は０．４２、下り坂での相関値は０、７５となり、下り坂の勾配が燃費と相関関係が強くなっている。これは、上り坂の方が前を走行する前走行車（先行車）の影響を受けて一定速度で運転できない状況であったことが、燃費に大きく影響している一因と思われる。
【００３６】
表１、表２の表から、ルート１の上りの平均燃費は２．２８、ルート２の上りの平均燃費は２．１８であり、燃費差は少なく、上りの燃料消費量と旅行時間は走行距離に比例することがわかる。しかし、ルート１の下りの平均燃費は５．２５、ルート２の下りの平均燃費は５．０１であり、若干の燃費の差はあるが、燃料消費量はルート１（１９．０ｋｍ）がルート２（１５．７ｋｍ）より１４．６％大きい、すなわち、燃料消費量は走行距離に応じているが、旅行時間（ルート１は上りが３８分４１秒、下りが３７分３９秒、ルート２は上りが４１分２２秒、下りが４３分０６秒）には応じない結果となった。
【００３７】
つぎに、ａ地点を出発地点、ｈ地点を目的地点としたときを考える。表１、表２の表から、ルートa→ｐ→ｏ→ｎ→ｍ→ｌの燃料消費量（走行距離（Ｄｉｓｔ）／燃費（ｍｉｌｅａｇｅ））は３．０７、ルートａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈの燃料消費量は５．２９となる。ここで、ｌ→ｋ→ｉのルートを通らないで道路勾配の少ないショートカットの抜け道を通ってｌ地点からｉ地点を経てｈ地点に至る５．２ｋｍのショートカット区間ｌ→ｈ（図２には図示せず）に着目する。このショートカット区間の燃費は４．０８で、燃料消費量は１．２７である。これをルートa→ｐ→ｏ→ｎ→ｍ→ｌに加えたルートａ→ｐ→ｏ→ｎ→ｍ→１→ｈの燃料消費量は４．３４となる。また、このルートａ→ｐ→ｏ→ｎ→ｍ→１→ｈの走行距離とルートａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈの走行距離は共に１３．０ｋｍになる。これはｌ→ｋ→ｉをショートカットして燃料消費が多くなる道路勾配を避けた結果である。そして、ショートカットのルートａ→ｐ→ｏ→ｎ→ｍ→１→ｈの旅行時間はルートａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈより時間はかかるが燃料消費量の少ないルートとなる。よって、省エネルートの探索という観点からルートを選択するときには、走行距離や旅行時間だけでなく、道路勾配が大きく影響することがわかる。
【００３８】
［高さ情報の実装］
（１）高さ情報（標高データ）の地図情報ヘの反映
Ｋｉｗｉ地図ディスクフォーマットでは、道路データは道路データフレームの中で、表示クラスごとにまとめてリンク列データレコード列として格納されている。道路形状は２次元の平面形状であるが、高さ情報（高度データ）をリンク列単位で追加して地図情報に反映できる。この高さ情報を利用する場合は、まず、道路データリストのオプション情報省略フラグ内の標高情報有無フラグを参照する。つぎに、標高フラグがあれば、リンク列データレコードのリンク列ヘッダの標高情報の管理ヘッダを経由して高さ情報のレコードを見に行くことで高さ情報を利用できる。なお、前記したように５０ｍメッシュの標高データが国土地理院から公開されているので、これを利用して地図情報部２４のＣＤ、ＤＶＤに例えば信号機の各設置地点の高さ情報を含む地図情報を記憶する。
【００３９】
（２）経路探索への高さ情報の反映
操作部２６からの自車１の出発地点と目的地点の設定や省エネルートを指定する探索条件の指定に基づき、演算処理部２１の探索手段によって省エネルートを探索するが、その際、経路探索における経路コスト（燃料消費量）の評価に、地図情報の高さ情報から得られた道路勾配値を導入する。
【００４０】
経路（ルート）Ｒｉの経路コスト値Ｃｏｓｔ（Ｒｉ）は、つぎの数２の（２）式で示される。
【００４１】
【数２】
【００４２】
（２）式の”・”は演算処理を示し、Ｌｋは経路Ｒｉを構成する道路種別ｋの通過コスト合計値、Ｃｋｊは経路計算条件ｊのときにその道路種別ｋに考慮される条件種別コスト値を示す。省エネルートの探索においては、この条件種別コストＣｋｊに高さ情報にもとづく道路勾配値を含めて反映させる。ある経路計算条件ｊのときの推奨ルートは各経路Ｒｉの中で経路コスト値Ｃｏｓｔ（Ｒｉｊ）が最小となる経路である。したがって、省エネルート計算条件ｊのときの推奨ルート（最適経路）は、道路勾配値を反映した条件種別コストＣｋｊに基づき、つぎの数３の（３）式から探索できる。
【００４３】
【数３】
【００４４】
そこで、演算処理部２１の探索手段により（３）式の演算から省エネルート（最適経路）を探索する。要するに、各経路Ｒｉについて、高さ情報に基づく道路勾配を考慮して例えば信号機が設置されている地点間の各区間（リンク）の燃費計算条件から各区間の燃料消費量の総和を求め、その総和が最小になる経路Ｒｉを省エネルートとして探索する。
【００４５】
そして、探索した省エネルートを表示部２４の経路案内の地図画面に表示し、自車１のドライバに省エネルートを案内する。
【００４６】
［ベイズ統計による動的ルートの再探索方法］
上記したように、各ノードの高さ情報から各リンクの道路勾配を求めれば、道路勾配を考慮した燃費計算条件から省エネルートを探索可能である。しかし、［燃料消費量の測定］の項で示した道路勾配と燃費の相関値が０．５程度になる状況もあるため、道路勾配を考慮した探索結果（計算結果）が必ずしも燃費の期待値と合っているとは限らない、すなわち、探索した省エネルートが最適でない可能性もある。また、探索した省エネルートを実際に走行してから渋滞等で想定以上に旅行時間がかかる場合もある。そこで、本実施形態においては、表示部２４に表示される省エネルート（推奨ルート）にしたがって自車１が走行すると、演算処理部２１の判定手段により、例えばつぎに停止した地点までに情報収集手段が収集した燃費情報を含む実測の走行情報に基づき、実際の走行状況が所期の状況から外れるか否か（省エネルート探索の場合、燃費や旅行時間が想定した所期の燃費や旅行時間から外れるか否か）を判定し、実際の走行状況が所期の状況から外れて最適でないと判定すると、再探索手段により、確率的な手法で省エネルートを動的に再探索して修正する。この場合、通信部２３の燃料噴射量の受信情報からリアルタイムに燃費検出を行なうことができるので、推奨ルートの探索時に推定した計算条件がどの程度合っているか、またルートが想定外に渋滞しているかどうか等を検出することも可能である。
【００４７】
そして、走行中の経路が想定した省エネルートでないと判定した後の再探索手段による動的なルートの再探索等についてさらに説明すると、最適な省エネルートとして複数の候補ルートの中から選択した一つのルートが所望のもの（想定した真の省エネルート）ではないと判定した場合、選択した候補ルートを除いた残りの候補ルートのいずれかが真の省エネルートである可能性が高いので、選択した候補ルートとは別のルートから新たな省エネルート（最適経路）を再探索するという観点から、本実施形態においては、再探索手段において、ベイズ統計の計算により新たな省エネルートを確率的手法で再探索する。なお、ベイズ統計は、カーナビゲーションの分野では旅行時間推定やドライバによる経路選択行動モデル等に使用されており、周知な確率統計手法である。
【００４８】
ベイズ統計では、事前確率ｐ（Ｒ）を基にして条件付き確率ｐ（Ｒ｜Ｒｉ）から、つぎの数４の(４)式に示すように事後確率ｐ（Ｒｉ｜Ｒ）を推定する。（４）式において、Ｒｉは候補ルート、Ｒは新たな省エネルートとして選択されるルートである。
【００４９】
【数４】
【００５０】
そして、出発地点から目的地に至る複数の候補ルートがあり、候補ルート間に抜け道があって、途中でルートを変更できる一般的な道路状況下において、省エネルートとして探索して選択されたルートを走行している途中に、所望の燃費が得られない道路勾配や予定より遅れるような想定外の旅行時間であって走行中の経路が最適ではなかったと判断した場合、ベイズ統計により、現在地点から最短の抜け道を介して新たに探索した省エネルートとしての他のルートに移行し、真の省エネルートを案内する確率を向上し、探索後に発生した渋滞等も反映できるようにする。
【００５１】
図５は上記再探索を模式的に示す候補ルート例を示し、Ｎ１地点（出発地点）からＮ２地点（目的地点）に至る間にｎ１１〜ｎ１４、ｎ２１〜ｎ２３、ｎ３１〜ｎ３４の多数の地点（ノード）と、それらの地点を結ぶ多数のリンクがあるとする。この場合、Ｎ１地点からＮ２地点への省エネルートとなり得る侯補ルートとしては、一重線のＲ１（ｎ１１〜ｎ１４を通るルート）、二重線のＲ２（ｎ２１〜ｎ２３を通るルート）、破線のＲ３（ｎ３１〜ｎ３４を通るルート）の３ルートがあり、最初にルートＲ１を省エネルートに選んで走行を開始したとする。そして、例えばｎ１１地点に至ったときに所望の燃費が得られていないことが判明すると、本実施形態においては、ベイズ統計の最適らしさの確率計算により、ルートＲ１を除く残りのルートＲ２、Ｒ３から新たな省エネルート（別ルート）、例えばルートＲ２を動的に再探索し、表示部２４に、ｎ１１地点から最短の抜け道を通って再探索した新たな省エネルートを走行する経路を案内し、自車１が新たな省エネルートを走行するようにする。すなわち、ｎ１１地点から単にルートの再探索を行なうのではなく、ベイズ統計の観点からルートＲ１以外により良い省エネルートがあるとみなし、リンク列（Ｎ１→ｎ１１→ｎ１２→ｎ１３→ｎ１４→Ｎ２）を外したリンク列から最適経路のルートを再探索する。そして、図５に一点破線の矢印線に示すように、自車１が現在地点から抜け道を介して新たに最適経路として再探索したルートを走行するように案内し、真の省エネルートを走る確率を向上し、探索後に発生した渋滞等も反映できるようにする。このとき、ｎ１１→ｎ２１等の抜け道の影響は小さいものとする。
【００５２】
ところで、再探索は１回だけ行なっても、複数回くり返し行なってもよく、複数回くり返し行なう場合は、再探索によるルート変更をくり返すことにより、却って燃費が低下することにならないようにするため、例えば出発地点から目的地点に至る距離の半分程度走行した後は再探索を行なわないようにすることが好ましい。
【００５３】
図６は演算処理部２１による経路の探索、再探索および表示の処理手順例を示す。カーナビゲーション装置２は、通常は、ＧＰＳ受信部２２の位置情報に基づき、地図情報部２４から自車１の現在位置周辺の地図情報を読み出し、その地図情報の地図を表示部２５に表示する。そして、ドライバが操作部２６を操作し、経路案内を選択して出発地点（通常は現在地点）、目標地点を設定し、探索条件（省エネルート優先、最短時間ルート優先、最短距離ルート優先等）として省エネルート優先を指定すると、演算処理部２１が地図情報の高さ情報から得られた道路勾配値を反映した経路コスト計算を行なって省エネルートを初期探索し（ステップＳ１）、探索した省エネルートを表示部２５の地図に表示してドライバに案内する（ステップＳ２）。
【００５４】
そして、ドライバが表示部２５の画面にタッチする等してそのルートの案内を選択すると、省エネルートの走行案内を開始する。また、ＣＡＮ通信等で得られる車速、加速度、舵角等情報に基づく、標高データ、走行パターン、車両情報や、エンジン制御ユニットの電子制御式燃料噴射装置（ＥＦＩ）の燃料噴射量等から、自車１の時々刻々の燃費情報（瞬時燃費）を含む走行情報（例えば、瞬時燃費、走行距離、走行時間等）を収集して自車１の走行状況を監視（モニタリング）する（ステップＳ３）。
【００５５】
さらに、例えば目的地点までの半分の距離走行するまで、信号機の地点まで走行したとき、または一定距離あるいは一定時間走行したときに、走行状況の判定を行なうため、ステップＳ４をＹＥＳで通過し、走行情報から、実際の走行状況が所期の状況（最適走行状況）より外れているか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００５６】
そして、実際の走行状況が所期の状況（最適走行状況）以上で、真の省エネルートを走行していると推定できるときは、ステップＳ５をＹＥＳで通過してステップＳ６に移行し、案内中の省エネルートを維持する（ステップＳ６）。
【００５７】
さらに、目的地点に到達するまでは、ステップＳ６からステップＳ７のＮＯを通ってステップＳ２に戻り、案内中の省エネルートの案内を継続する。
【００５８】
一方、ステップＳ５の判定により、実際の走行状況が所期の状況より悪く、走行中の経路（候補ルート）が真の省エネルートでないと推定されるときには、ステップＳ５をＮＯで通過してステップＳ８に移行し、前記したベイズ統計の計算により、現在の経路を除いて、新たな省エネルートを再探索し、ステップＳ２に戻って、現在地点から直近の抜け道を通って新たな省エネルートに移行する経路を表示部２５に表示する。
【００５９】
そして、例えば信号機の地点まで走行して停止する毎に、ステップＳ４の判定にしたがってステップＳ８の再探索を行い、案内する省エネルートを更新する。なお、その途中に新たな省エネルートが再探索できなくなると、例えば最後（最新）に再探索した省エネルートを維持する。また、目的地点まで半分の距離以上走行すると、ステップＳ４をＮＯで通過して再探索を行なわないようにし、走行が終了するとステップＳ７をＹＥＳで通過して案内を終了する。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の場合、省エネルートの探索は高さ情報に基づく道路勾配の情報も重要であり、高さ情報は例えばＫｉｗｉ地図ディスクフォーマットの地図情報に容易に装着できることに着目し、カーナビゲーション装置２により、高さ情報を反映した地図情報に基づき道路勾配も考慮して省エネルートを探索し、案内することができる。
【００６１】
さらに、案内中の省エネルートの走行中に、自車１の燃費が所期の燃費より悪いと判断すると、その経路を外したベイズ統計の確率的手法で動的に新たな省エネルートを再探索し、案内する省エネルートを修正（変更）することで、交通情報を入手することなく、高い確率で最適経路（真の省エネルート）を探索して案内することができる。
【００６２】
そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、再探索は１回または設定回数だけ行うようにしてもよい。
【００６３】
つぎに、前記実施形態においては、最適経路を省エネルートとして、ベイズ統計の再探索を行って省エネルートを案内するようにしたが、最適経路が最短距離優先や最短旅行時間優先のルート等の場合も、本発明を適用し、それらのルートの探索において、ベイズ統計の再探索を行って省エネルートを案内してよいのは勿論である。
【００６４】
つぎに、本発明の各手段の構成は前記実施形態の構成に限るものではなく、カーナビゲーション装置を利用しなくてもよい。また、車内通信はＣＡＮに限るものではない。さらに、最適らしさの確率計算手法は、ベイズ統計以外の確率計算手法であってもよい。
【００６５】
そして、本発明は、種々の車両に搭載する経路探索装置に適用すことができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 自車
２ カーナビゲーション装置
２１ 演算処理部
２３ 通信部
２４ 地図情報部
２５ 表示部
２６ 操作部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車の出発地点から目的地点に至る経路を地図情報から探索する経路探索装置であって、
前記地図情報に基づき、指定された探索条件に応じた最適経路を探索する探索手段と、
自車の時々刻々の燃費情報を含む走行情報を収集する情報収集手段と、
探索した最適経路の走行途中に、前記情報収集手段が収集した走行情報に基づく実際の走行状況が最適走行状況より外れるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定に基づき、実際の走行状況が最適走行状況から外れるときに、走行中の経路を除いた残りの経路の最適らしさの確率計算により当該地点から前記目的地点までの新たな最適経路を再探索する再探索手段とを備えたことを特徴とする経路探索装置。
【請求項１】
自車の出発地点から目的地点に至る経路を地図情報から探索する経路探索装置であって、
前記地図情報に基づき、指定された探索条件に応じた最適経路を探索する探索手段と、
自車の時々刻々の燃費情報を含む走行情報を収集する情報収集手段と、
探索した最適経路の走行途中に、前記情報収集手段が収集した走行情報に基づく実際の走行状況が最適走行状況より外れるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定に基づき、実際の走行状況が最適走行状況から外れるときに、走行中の経路を除いた残りの経路の最適らしさの確率計算により当該地点から前記目的地点までの新たな最適経路を再探索する再探索手段とを備えたことを特徴とする経路探索装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２３２１３４（Ｐ２０１１−２３２１３４Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０１８１１（Ｐ２０１０−１０１８１１）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
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